本實用新型涉及鐵芯技術領域,特別是涉及一種高頻變壓器鐵芯的專用模具。
背景技術:
變壓器鐵芯是電源變壓器內(nèi)部的導磁元件,現(xiàn)有變壓器用磁芯材料基本上有三種:硅鋼片、鐵氧體和納米晶,前兩者是制造磁芯最常見的材料,但隨著科技發(fā)展,許多場合(如發(fā)電廠除塵、水泥廠除塵等)需要使用大功率高頻高壓電源,對變壓器鐵芯提出了更高的要求,特別是鐵芯功耗、溫升、噪音成為鐵芯重要的質量指標。
硅鋼片鐵芯只適合400Hz以下的低頻變壓器;鐵氧體材料由于其飽和磁感應強度太低導致鐵芯體積和重量很大,很難將功率做大,同時還存在溫度穩(wěn)定性差、效率低下的問題;鈷基非晶與坡莫合金均具備良好的電磁性能,但其價格及其昂貴,若用于工業(yè)產(chǎn)品則成本過高。
鐵基納米晶(超微晶)材料是以鐵為基材加入少量鈮、硼、銅、硅等元素,經(jīng)過急冷工藝制備的具有厚度小于0.025mm的薄片裝帶材,制作成鐵芯后具有體積小、損耗小、頻率范圍寬等特點,同時鐵芯的性能和穩(wěn)定性也有很卓越的表現(xiàn),已經(jīng)廣泛的應用于高頻高壓靜電除塵行業(yè),一般采用30mm~100mm寬度的納米晶帶材,目前該種鐵芯均為矩形框設計,用納米晶薄帶通過卷繞環(huán)狀鐵芯,再用撐模成型,隨后經(jīng)過熱處理、固化定型等處理工藝制成成品鐵芯。
現(xiàn)有產(chǎn)品存在的一些問題如下:
a)行業(yè)內(nèi)卷繞鐵芯的繞模普遍采用具有預定外徑的實鐵模繞制,由于高頻高壓變壓器鐵芯一般重量在0.5Kg~50Kg左右,且體積較大,導致繞好的鐵芯無法順暢取出,操作困難。
b)由于納米晶鐵芯目前沒有形成國家標準,甚至行業(yè)標準也未成型,導致即便是同等功率設計的變壓器對鐵芯的規(guī)格設計也是不一樣的,而鐵芯制作成型用到的工裝夾具無法實現(xiàn)重復再利用,造成很大的資源浪費和重復性工作。
c)同時,由于納米晶疊片存在一定的疊片系數(shù),導致鐵芯成型夾緊時,由于無法準確測量鐵芯上下兩個疊面的寬度,從而帶來鐵芯扭歪的現(xiàn)象,給產(chǎn)品的外觀和性能穩(wěn)定性帶來了很大的困擾。
技術實現(xiàn)要素:
本實用新型所要解決的技術問題是:為了克服現(xiàn)有技術中的不足,本實用新型提供一種高頻變壓器鐵芯的專用模具。
矩形高頻變壓器鐵芯的內(nèi)孔的四個角的圓弧半徑基本是相同的,并且整個鐵芯只要保證了內(nèi)孔的四個角的圓弧半徑的準確,則其整個產(chǎn)品的形狀就可以確定,不同尺寸的矩形高頻變壓器鐵芯在結構上僅僅是邊長的大小不一樣。因此,本實用新型的專用模具根據(jù)上述特點,只需要提供能夠適合多種邊長的模具,就可以滿足多種規(guī)格產(chǎn)品的需要。
基于上述構思,本實用新型解決其技術問題所要采用的技術方案是:一種高頻變壓器鐵芯的專用模具,包括用于鐵芯內(nèi)孔成型的內(nèi)撐模和用于鐵芯外側夾緊的外夾緊模,所述鐵芯置于所述內(nèi)撐模和外夾緊模之間成型為矩形鐵芯,所述內(nèi)撐模包括用于鐵芯內(nèi)轉角成型的四個角撐和用于控制矩形鐵芯邊長的四個撐板,每個撐板支撐在相鄰的兩個角撐之間組成與成型鐵芯內(nèi)孔相同的矩形 形狀。將現(xiàn)有技術中固定長度的只能完成單一規(guī)格鐵芯成型的工裝夾具進行了改進,根據(jù)成型后矩形鐵芯的特點,將內(nèi)孔成型的模具分為角撐和撐板,使轉角處的模具與控制長度的模具分體設置,在成型不同規(guī)格的矩形鐵芯時,只需要更換不同長度的撐板,而不需要將內(nèi)撐模全部更換,實現(xiàn)了工裝夾具的重復利用。
具體的,所述四個角撐的結構相同,所述角撐為拐角為直角的L形立柱,所述L形立柱的外直角處為半徑為R的圓弧面,且所述圓弧面兩側與L形立柱的兩外側面均相切,所述L形立柱的兩端部設有撐板插槽;所述撐板為矩形立柱,且矩形立柱兩端設有與撐板插槽匹配的插塊,所述插塊插設在插槽內(nèi),且所述插槽具有限制所述插塊向中心靠攏的限位面。角撐和撐板通過插拔的方式進行安裝,簡單快捷,并且通過限位面限制角撐和撐板之間的位置關系,保證了內(nèi)撐模的形狀,提高了矩形鐵芯的成型精度。
進一步,為了便于使插塊插入插槽內(nèi),所述插槽和插塊上下兩端的邊緣均設有倒角過渡面。通過倒角過渡面進行限位導向可以實現(xiàn)快速插入。
具體的,所述外夾緊模包括四個L形外角板、四個外夾板和用于連接相鄰兩個外角板的拉緊組件,四個外夾板依次連接形成與成型鐵芯外形尺寸匹配的矩形,所述四個L形外角板分別壓在外夾板形成的矩形的四個外轉角上,且L形外角板兩端分別壓住兩側的外夾板,所述拉緊組件兩端分別與矩形同一邊上的兩個L形外角板連接;所述拉緊組件包括花籃螺栓和設置在L形外角板端部的凸環(huán),所述花籃螺栓兩端的鉤子勾在矩形同一邊上的兩個L形外角板的凸環(huán)內(nèi)。外夾緊模也采用分體的結構,可以通過配置不同長度的外夾板實現(xiàn)不同規(guī)格的矩形鐵芯的成型;采用花籃螺栓將相鄰兩個外轉角之間的進行鎖緊,通過花籃螺栓可以方便調整鎖緊力,并且鎖緊速度快,提高了成型效率。
一種高頻變壓器鐵芯的制造方法,其特征在于:采用上述的專用模具,具體包括以下步驟,
步驟1:根據(jù)鐵芯要求選擇合適的納米晶帶材、撐板和外夾板,然后將n層納米晶帶材在專用卷繞芯模上卷繞成圓環(huán)形的鐵芯,且保證卷繞鐵芯到制定厚度;
步驟2:鐵芯卷繞好后,從卷繞芯模上取下,然后將鐵芯大致整形為矩形的形狀,將內(nèi)撐模的四個角撐分別放在鐵芯內(nèi)孔的四角,并在相鄰兩個角撐之間對應放入相應尺寸的撐板,使鐵芯基本成型;將規(guī)定尺寸的外夾板對應放于基本成型的鐵芯的四個芯柱外側,然后將四個L形外角板分別置于鐵芯的四個外轉角處,L形外角板邊緣應壓住外夾板,最后,分別將花籃螺栓兩頭的鉤子勾住L形外角板上的凸環(huán),鎖緊后鐵芯成型;
步驟3:將帶有內(nèi)撐模和外夾緊模的納米晶矩形鐵芯放入高頻加熱爐均勻加熱,以每分鐘10℃的速率進行升溫,控制爐溫在400℃~600℃,保持三小時后再以20℃每分鐘的速度降溫至100℃,取出熱處理好的磁芯;
步驟4:通過真空含浸設備使鐵芯完全浸漬在含有固化劑的改性環(huán)氧樹脂內(nèi),使含有固化劑的改性環(huán)氧樹脂充分填充納米晶鐵芯的層間空隙,含浸完成后取出晾干磁芯;
步驟5:將磁芯放入烘箱,在80℃-150℃下固化定型8小時,取出冷卻后鐵芯加工完成。
優(yōu)選的,步驟1中同時卷繞的納米晶帶材的層數(shù)n≥2,即將納米晶帶材兩兩重疊或兩層以上的帶材重疊同時卷繞。一般制作鐵芯都是以單層帶材卷繞鐵芯,本實用新型提出將納米晶帶材兩兩重疊或兩層以上的帶材重疊卷繞,既可以提高卷繞效率、又可以增加鐵芯的疊片系數(shù),還能夠有利于鐵芯尺寸的控制。
進一步,步驟1中所述專用卷繞芯模包括兩個分體設置的模芯和一個固定螺栓,所述模芯上設有傾斜貼合面,所述模芯貼合面貼合后用螺栓貫穿固定形成圓形芯模,且螺栓軸線與所述圓形芯模軸線重合,且貼合面與圓形芯模軸線相交并且具有一定夾角。卷繞芯模為兩個結構相同的分體模芯組合而成,兩個分體模芯具備采用一個螺栓穿過固定之后即為一個圓模的特點。采用斜切的兩個半模芯,在拆卸掉中心的螺栓后,傾斜貼合面可以將鐵芯對模芯的徑向力轉換為軸向力,使模芯能夠快速取出。
本實用新型的有益效果是:本實用新型提供的一種高頻變壓器鐵芯的制造方法及其專用模具,采用分體設置的專用模具能夠通過簡單操作實現(xiàn)支持多種不同規(guī)格納米晶鐵芯的工裝夾具,且成本低;采用具有斜切貼合面的卷繞芯??梢詫崿F(xiàn)卷繞芯模與鐵芯的自動脫離,能夠方便卷繞納米晶帶材,并輕松取下的卷繞芯模;鐵芯成型后無需進行測量,即能達到鐵芯要求的尺寸,且所有鐵芯的尺寸精度高、一致性好。
附圖說明
下面結合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明。
圖1是矩形高頻變壓器鐵芯的結構示意圖;
圖2是矩形高頻變壓器鐵芯的結構示意圖;
圖3是矩形高頻變壓器鐵芯的結構示意圖;
圖4是現(xiàn)有技術中成型工裝的結構示意圖;
圖5是本實用新型的專用模具的結構示意圖;
圖6是本實用新型的專用模具的結構示意圖;
圖7是角撐的結構示意圖;
圖8是卷繞芯模的結構示意圖。
圖中:10、鐵芯,11、矩形內(nèi)孔,3、外U型體,4、內(nèi)U型體,4-1、縫隙,5、小柱,5-1、螺帽,6、內(nèi)撐架,7、螺栓,8、折耳,20、角撐,21、撐板,22、外角板,23、外夾板,24、花籃螺栓,25、凸環(huán),26、鉤子,27、圓弧面,28、插槽,30、下模芯,31、上模芯,32、螺栓,33、底板。
具體實施方式
現(xiàn)在結合附圖對本實用新型作詳細的說明。此圖為簡化的示意圖,僅以示意方式說明本實用新型的基本結構,因此其僅顯示與本實用新型有關的構成。
如圖1-3所示,本實用新型涉及的一種矩形高頻變壓器鐵芯,鐵芯10包括矩形內(nèi)孔11,矩形內(nèi)孔11的四個轉角的半徑為R,其中,A表示矩形內(nèi)孔11的長,B表示矩形內(nèi)孔11的寬,C表示矩形鐵芯10的寬度,D表示矩形鐵芯10的厚度。
如圖4所示,現(xiàn)有技術中的矩形高頻變壓器鐵芯10的成型工裝,包括方型內(nèi)模和方型外模,方型內(nèi)模包括由兩個內(nèi)U型體4組成的內(nèi)主架和一個內(nèi)撐架6,該內(nèi)U型體4的內(nèi)壁和內(nèi)撐架6的外壁之間通過帶螺帽5-1的小柱5連接,旋動螺帽5-1可使小柱5的長度延伸,用于調整該兩內(nèi)U型體4之間的縫隙4-1的距離。方型外模由一對外U型體3組成,外U型體3的兩臂端部設有折耳8,兩個U型體對應折耳8之間通過螺栓7連接鎖定。
如圖5-7所示,本實用新型的一種高頻變壓器鐵芯的專用模具,包括用于鐵芯10內(nèi)孔成型的內(nèi)撐模和用于鐵芯10外側夾緊的外夾緊模,所述鐵芯10置于所述內(nèi)撐模和外夾緊模之間成型為矩形鐵芯10,所述內(nèi)撐模包括用于鐵芯10內(nèi)轉角成型的四個角撐20和用于控制矩形鐵芯10邊長的四個撐板21,每個撐板 21支撐在相鄰的兩個角撐20之間組成與成型鐵芯10內(nèi)孔相同的矩形形狀。將現(xiàn)有技術中固定長度的只能完成單一規(guī)格鐵芯10成型的工裝夾具進行了改進,根據(jù)成型后矩形鐵芯10的特點,將內(nèi)孔成型的模具分為角撐20和撐板21,使轉角處的模具與控制長度的模具分體設置,在成型不同規(guī)格的矩形鐵芯10時,只需要更換不同長度的撐板21,而不需要將內(nèi)撐模全部更換,實現(xiàn)了工裝夾具的重復利用。
具體的,所述四個角撐20的結構相同,所述角撐20為拐角為直角的L形立柱,所述L形立柱的外直角處為半徑為R的圓弧面27,且所述圓弧面27兩側與L形立柱的兩外側面均相切,所述L形立柱的兩端部設有撐板21插槽28;所述撐板21為矩形立柱,且矩形立柱兩端設有與撐板21插槽28匹配的插塊,所述插塊插設在插槽28內(nèi),且所述插槽28具有限制所述插塊向中心靠攏的限位面。角撐20和撐板21通過插拔的方式進行安裝,簡單快捷,并且通過限位面限制角撐20和撐板21之間的位置關系,保證了內(nèi)撐模的形狀,提高了矩形鐵芯10的成型精度。本實施例中,撐板21為外長內(nèi)短的T形撐板21,角撐20是采用兩邊長度相等的L形直角立柱加工而成,將L形直角立柱的外轉角加工成與鐵芯10內(nèi)孔轉角具有相等半徑R的1/4圓弧面27,并且使圓弧面27與L形直角立柱的兩外側面平滑過渡,并且,L形直角立柱的兩邊的端部外側切掉一個與T形撐板21互補的矩形凹槽,形成用于插接的插槽28。
為了便于使插塊插入插槽28內(nèi),所述插槽28和插塊上下兩端的邊緣均設有倒角過渡面。通過倒角過渡面進行限位導向可以實現(xiàn)快速插入。
具體的,所述外夾緊模包括四個L形外角板22、四個外夾板23和用于連接相鄰兩個外角板22的拉緊組件,四個外夾板23依次連接形成與成型鐵芯10外形尺寸匹配的矩形,所述四個L形外角板22分別壓在外夾板23形成的矩形的 四個外轉角上,且L形外角板22兩端分別壓住兩側的外夾板23,所述拉緊組件兩端分別與矩形同一邊上的兩個L形外角板22連接;所述拉緊組件包括花籃螺栓24和設置在L形外角板22端部的凸環(huán)25,所述花籃螺栓24兩端的鉤子26勾在矩形同一邊上的兩個L形外角板22的凸環(huán)25內(nèi)。外夾緊模也采用分體的結構,可以通過配置不同長度的外夾板23實現(xiàn)不同規(guī)格的矩形鐵芯10的成型;采用花籃螺栓24將相鄰兩個外轉角之間的進行鎖緊,通過花籃螺栓24可以方便調整鎖緊力,并且鎖緊速度快,提高了成型效率。
一種高頻變壓器鐵芯的制造方法,其特征在于:采用上述的專用模具,具體包括以下步驟,
步驟1:根據(jù)鐵芯10要求選擇合適的納米晶帶材、撐板21和外夾板23,然后將n層納米晶帶材在專用卷繞芯模上卷繞成圓環(huán)形的鐵芯10,且保證卷繞鐵芯10到制定厚度;同時卷繞的納米晶帶材的層數(shù)n≥2,即將納米晶帶材兩兩重疊或兩層以上的帶材重疊同時卷繞。一般制作鐵芯10都是以單層帶材卷繞鐵芯10,本實用新型提出將納米晶帶材兩兩重疊或兩層以上的帶材重疊卷繞,既可以提高卷繞效率、又可以增加鐵芯10的疊片系數(shù),還能夠有利于鐵芯10尺寸的控制。
如圖8所示,所述專用卷繞芯模包括兩個分體設置的模芯和一個固定螺栓32,所述模芯上設有傾斜貼合面,所述模芯貼合面貼合后用螺栓32貫穿固定形成圓形芯模,且螺栓32軸線與所述圓形芯模軸線重合,且貼合面與圓形芯模軸線相交并且具有一定夾角。卷繞芯模為兩個結構相同的分體模芯組合而成,兩個模芯為上模芯31和下模芯30,兩個分體模芯具備采用一個螺栓32穿過固定在底板33上之后即為一個圓模的特點。采用斜切的兩個半模芯,在拆卸掉中心的螺栓32后,傾斜貼合面可以將鐵芯對模芯的徑向力轉換為軸向力,使模芯能 夠快速取出。
步驟2:鐵芯10卷繞好后,從卷繞芯模上取下,然后將鐵芯10大致整形為矩形的形狀,將內(nèi)撐模的四個角撐20分別放在鐵芯10內(nèi)孔的四角,并在相鄰兩個角撐20之間對應放入相應尺寸的撐板21,使鐵芯10基本成型;將規(guī)定尺寸的外夾板23對應放于基本成型的鐵芯10的四個芯柱外側,然后將四個L形外角板22分別置于鐵芯10的四個外轉角處,L形外角板22邊緣應壓住外夾板23,最后,分別將花籃螺栓24兩頭的鉤子26勾住L形外角板22上的凸環(huán)25,鎖緊后鐵芯10成型;
步驟3:將帶有內(nèi)撐模和外夾緊模的納米晶矩形鐵芯10放入高頻加熱爐均勻加熱,以每分鐘10℃的速率進行升溫,控制爐溫在400℃~600℃,保持三小時后再以20℃每分鐘的速度降溫至100℃,取出熱處理好的磁芯;
步驟4:通過真空含浸設備使鐵芯10完全浸漬在含有固化劑的改性環(huán)氧樹脂內(nèi),使含有固化劑的改性環(huán)氧樹脂充分填充納米晶鐵芯10的層間空隙,含浸完成后取出晾干磁芯;
步驟5:將磁芯放入烘箱,在80℃-150℃下固化定型8小時,取出冷卻后鐵芯10加工完成。
非晶帶又稱之為非晶態(tài)帶材,經(jīng)過加工處理后可以形成納米晶(超微晶)帶材,也可以仍然是非晶帶材。因此本實用新型的鐵芯和制作方法適用于納米晶(超微晶)帶材,可以用于非晶帶材。
以上述依據(jù)本實用新型的理想實施例為啟示,通過上述的說明內(nèi)容,相關的工作人員完全可以在不偏離本實用新型的范圍內(nèi),進行多樣的變更以及修改。本項實用新型的技術范圍并不局限于說明書上的內(nèi)容,必須要根據(jù)權利要求范圍來確定其技術性范圍。